超高强钢延迟裂纹的研究

采用四点弯曲试验及表面裂纹法试验分别研究了37SiMncrMoV 钢焊接接头的氢致裂纹和应力腐蚀开裂。高湿度能增大氢致裂纹和应力腐蚀开裂倾向。扫描电镜显示了氢致裂纹断口的沿晶断裂特征.用扫描电镜及光学显微镜研究了热影响区的局部熔化区及淬火区显微组织对裂纹倾向的影响。采用改进的焊接工艺,防止了高压容器的低应力破坏。     

焊接弧坑热裂纹的力学机制分析

应用断裂力学物理量和有限元方法,分析并揭示焊缝弧坑热裂纹开裂力学机理. 通过应力的无量纲化和正交变换,将热—弹塑性有限元分析获得的节点应力等效为应力强度因子计算模型的外载荷,建立了基于应力强度因子参量的焊缝弧坑热裂纹数值分析模型. 计算并比较焊接热应力作用下焊缝含裂纹单元的张开、剪切和撕裂三类应力强度因子,揭示弧坑裂纹断裂机制并断口试验验证. 结果表明,弧坑热裂纹以拉裂模式主导,在热裂纹敏感区间1100~1000 ℃扩展速度最快,且呈“之”字形开裂取向.     

核反应堆关键焊接结构应力腐蚀裂纹失效评估

以沸水堆堆芯围板焊接热影响区应力腐蚀开裂为例进行了裂纹扩展评估研究.采用有限元模拟与试验检测数据验证相结合的方法对焊接热影响区焊接残余应力场及应力腐蚀开裂扩展过程进行模拟.通过有限元方法计算了应力腐蚀开裂裂纹尖端应力强度因子,再根据应力腐蚀裂纹扩展试验数据获得裂纹尖端应力强度因子与裂纹扩展速率的关系,最终预测了沸水堆堆芯围板的使用寿命,解决了重大构件基于应力腐蚀开裂失效的安全评估问题.该研究过程为重大构件的腐蚀疲劳裂纹失效的安全使用提供了可借鉴的方法.     

插销试验时15MnVN钢焊接延迟裂纹的断口分析

本文采用插销式焊接裂纹试验方法,观察15MnVN钢的延迟裂纹断口形貌并确定其特征,研究该钢在插销试验时延迟裂纹的开裂与扩展规律,并分析影响焊接延迟裂纹的主要因素——应力水平与氢的浓度和断口形貌的关系。     

X80管线钢焊接接头SSCC研究及数值模拟

硫化氢应力腐蚀破裂(sulfide stress corrosion cracking,SSCC)是制约管线钢应用的主要因素.针对X80管线钢焊接接头进行恒位移硫化氢应力腐蚀试验研究,分别测得母材、焊缝和热影响区的应力强度因子门槛值KISCC和裂纹扩展速率da/dt.通过对X80管线钢焊接接头的金相显微组织、断口形貌观察以及硬度测试,分析了X80管线钢SSCC性能的影响因素.并对WOL试样进行了三维弹塑性有限元分析,得到裂纹尖端应力场分布和氢浓度的分布特征.结果表明,热影响区的KISCC最小,裂纹扩展速率最大,具有较差的抗应力腐蚀开裂的能力,其应力腐蚀试验结果与有限元数值分析相互验证.     

X70钢焊接接头在近中性溶液中应力腐蚀行为研究

采用慢应变速率试验(SSRT)、扫描电镜以及电化学测量技术研究了X70管线钢焊接接头在近中性模拟土壤溶液中的应力腐蚀开裂(SCC)行为。结果表明,断口和柱面SCC裂纹均发生在热影响区(HAZ)。在试验溶液中,随着外加极化电位降低管线钢SCC敏感性增强,电位负移到一定电位值后,SCC敏感性减弱;随着溶液pH值降低,腐蚀速率增大,敏感电位区间负移。施加阴极电位时,在试样断口观察到明显的准解理脆断特征,断口和柱面有穿晶SCC裂纹。分析了焊接接头试样HAZ的SCC机理,在试验介质中,管线钢应力腐蚀开裂主要受阳极溶解和氢致开裂两种机理的联合作用,适当的电位可以使阳极溶解和氢致开裂的联合作用达到最大,从而造成较严重的应力腐蚀开裂。     

Q235钢CO_2气体保护焊焊接接头的疲劳寿命及断口分析

对某型号装载机上发生开裂的Q235钢焊接油箱进行了断口观察、有限元结构分析和热点应力法疲劳评价、化学成分检测、硬度检查和金相分析,对发生开裂的原因进行了分析。结果表明,油箱和连接件材料均为Q235钢,油箱母材夹杂物情况和显微组织正常,母材品质没有明显问题。油箱的最大应力出现在焊接角部位置,热点应力法计算出的焊接应力集中部位的应力幅值为21 MPa,低于IIW给出的FAT级别63 MPa,油箱不会发生疲劳断裂。硬度测试结果表明,在焊接材料和焊接热量方面也没有明显的问题。断口为脆性断口,裂纹产生于焊接热影响区的粗晶区,属于焊接冷裂纹中的焊趾裂纹。油箱开裂的原因可能与氢致开裂有关。     

20g钢埋弧焊接头冷弯开裂原因的研究

本文通过对20g 钢埋弧焊接头冷弯开裂试件的扫描电镜断口、弯前接头金相分析以及20g 钢热裂纹和热塑性试验等认为,20g 钢埋弧焊接头冷弯开裂原因主要是焊后在接头熔合区产生结晶裂纹和液化裂纹,试件冷弯时,熔合区裂纹扩展造成接头冷弯开裂。     

电站锅炉厚壁蒸汽管道焊接接头开裂原因分析

通过宏观检查、成分分析、力学性能试验、金相检验、断口扫描电镜观察等试验方法及综合分析,对电站锅炉用厚壁蒸汽管道焊接接头开裂原因进行了分析。结果表明,焊接接头开裂泄漏的主要原因是由于焊接过程或焊后热处理控制不当,焊接接头中产生的再热裂纹在运行中承压扩展所致。     

T2紫铜-45钢电子束焊双材料界面性能与裂纹偏转

焊接接头性能与缺陷一直是焊接材料相关课题的重要方面,大量的研究描述了焊接材料的接头性能与特征,但异种焊接材料的界面与开裂问题研究并不充分. 文中对T2紫铜-C45钢电子束焊接双材料界面强度和裂纹开裂的问题,首先采用标准拉伸和三点弯曲试验,得到该材料焊缝区抗拉强度、屈服强度、弹性模量参数,并依此计算判断出断裂韧性值;其次对拉伸和三点弯曲试验试样的宏观和微观断口分析,表征其断口形貌特征,得出断口断裂类型为准解理和沿晶脆性复合断裂模式;基于试验分析结果对裂纹开裂偏转路径进行讨论,得出裂纹沿焊缝区扩展并偏向T2紫铜端;最后以实测参数为基准,基于ABAQUS有限元分析得出三点弯曲试验下焊缝区的裂纹扩展和偏转方向结果,为该种异种金属焊接材料接头性能的提升提供了依据.     

加油吊舱转接件裂纹失效分析

飞机地面试验时发现加油吊舱转接件出现裂纹并漏油,该加油吊舱转接件为焊接组合件,裂纹出现在盖板的近R角处,盖板铸件材料为ZL116铝合金。通过采用外观观察、断口分析、金相组织分析、成分分析、力学性能测试等方法,对加油吊舱转接件裂纹产生原因进行分析,并进行人工断口的对比分析。结果表明:加油吊舱转接件开裂是由大应力和组织塑性差共同作用所致,大应力主要来源于结构应力集中、焊接内应力、焊接后校形应力、装配及试验应力等;提出铸件改为预拉伸板或增加焊道距R角的距离等改进措施。     

喷丸处理对304不锈钢焊接接头氯化钠应力腐蚀开裂的影响

对304不锈钢氩弧焊焊接接头表面作了喷丸处理,并在金相显微镜与扫描电镜下对处理后材料表面的微观组织进行了观察,用X射线应力衍射仪测试了喷丸处理后试样的残余应力分布,并进行了NaC1水溶液应力腐蚀试验.结果表明,304不锈钢焊缝在NaCl溶液中具有明显的应力腐蚀开裂敏感性,喷丸处理能够很好地提高焊接构件抗应力腐蚀开裂能力;应力腐蚀裂纹断口表现为脆性断裂,各区的应力腐蚀裂纹属于穿晶型裂纹.     

BOG增压机304L管线开裂失效分析

采用光学显微镜、扫描电镜对BOG增压机304L管线失效断口形貌进行观察,并结合理化试验结果分析了BOG增压机管线开裂失效的原因。结果表明:焊接接头填充金属量多,焊接停留时间长,焊接部位热输入量过大,导致在主管上形成了焊接热裂纹,并在增压机工作时振动的影响下开裂失效。建议提高接头尺寸精度,减小热输入,焊后进行表面无损检测,确保无焊接热裂纹。     

X80大应变钢管焊接接头的疲劳性能北大核心CSCD

采用MTS landmark 370型液压伺服动静疲劳拉伸试验机研究了应力比(R=σmin/σmax)为0.1时X80大应变管线钢焊接接头的拉拉疲劳寿命;并采用显微硬度计和扫描电镜对焊接接头的硬度及疲劳断口进行了分析。结果表明:焊接接头的疲劳寿命显著低于母材;疲劳裂纹均萌生在焊缝熔合线处;裂纹沿热影响区向内扩展,当裂纹扩展到一定程度时,裂纹沿热影响区快速开裂。焊缝金属咬边所形成的夹杂物、焊缝的应力集中及热影响区性能恶化是疲劳裂纹萌生及快速扩展的原因。     

轮缘润滑器安装座失效原因分析

轮缘润滑器安装座故检过程中,渗透检测发现T型焊缝处出现宏观裂纹,该结构材料为Q345钢。通过外观检测、裂纹宏观形貌观察、裂纹断口形貌观察、焊接微观组织观察、冲击断口观察等试验,对结构的开裂原因进行分析。试验结果表明:焊接接头微观组织良好,无明显焊接缺陷,可排除由于组织原因引起构件失效的可能;对比裂纹断口形貌与焊缝金属冲击断口形貌,两者存在较大差异,可排除由于承受较大冲击载荷开裂的可能;裂纹微观断口存在大量疲劳条带,表明结构为疲劳开裂;综合考虑裂纹启裂位置的受力情况,可以判定疲劳开裂的原因是承受载荷部位的应力集中问题。     

LY12CZ铝合金随焊锤击碾压工艺优化

针对生产现场大尺寸LY12CZ铝合金薄板(2500 mm×6000 mm×2 mm)拼焊制造过程中的热裂纹和焊接变形问题,采用自动TIG拼焊设备的动态随焊锤击碾压焊接技术对焊接工艺进行了优化.通过与常规焊接的焊接金相、力学性能试验和断口扫描电镜进行对比显示,通过工艺优化,随焊锤击碾压技术有效降低了焊接残余应力,减小了焊接变形,并使锤击碾压行为与焊接熔池的凝固过程相匹配,从而防止了LY12CZ铝合金热裂纹的产生.     

X80大应变钢管焊接接头的疲劳性能

采用MTS landmark 370型液压伺服动静疲劳拉伸试验机研究了应力比(R=σmin/σmax)为0.1时X80大应变管线钢焊接接头的拉拉疲劳寿命;并采用显微硬度计和扫描电镜对焊接接头的硬度及疲劳断口进行了分析。结果表明:焊接接头的疲劳寿命显著低于母材;疲劳裂纹均萌生在焊缝熔合线处;裂纹沿热影响区向内扩展,当裂纹扩展到一定程度时,裂纹沿热影响区快速开裂。焊缝金属咬边所形成的夹杂物、焊缝的应力集中及热影响区性能恶化是疲劳裂纹萌生及快速扩展的原因。     

碳钢在湿硫化氢环境中的应力导向氢致开裂行为

选用石油行业常用的L360QS钢,采用NACE TM 0103标准试验,研究了应力集中系数和钢中的不均匀组织对碳钢在湿硫化氢环境中的应力导向氢致开裂(SOHIC)行为的影响.结果表明,应力导向氢致开裂是氢致开裂的一种特殊形式,典型的应力导向氢致开裂裂纹由平面裂纹和纵向裂纹组成.应力集中系数和钢中的不均匀组织对开裂行为有着显著的影响.应力集中系数超过6.3时,碳钢的开裂敏感性会增强.钢中的不均匀组织会为氢的聚集提供场所,巨大的氢压会产生氢致开裂类型的平面裂纹,纵向裂纹的产生受拉应力和氢压的双重作用.断口没有韧窝出现,说明典型的应力导向氢致开裂为脆性断裂.     

脱硫系统塔底重沸器壳体应力腐蚀开裂分析

采用化学成分、金相组织、断口形貌及腐蚀产物的能谱分析等方法分析了脱硫系统塔底重沸器产生裂纹的原因.结果表明,重沸器断口较平整,母材、焊缝的化学成分和金相组织正常,断口表面呈现沿晶开裂现象,部分区域还存在树枝状二次裂纹,开裂的原因是由于长期在富含H2S环境中及焊缝附近有较高的焊接残余应力,并提出了相应的防护和改进的措施.     

焊接结构主S-N曲线拟合方法及软件开发

主S-N曲线法是当前焊接结构疲劳计算的新方法,在焊接结构疲劳分析中被广泛采用. 该方法以等效结构应力为核心参量,实现了以一条S-N曲线计算不同载荷模式和焊接形式结构的疲劳寿命. 依据主S-N曲线法,利用不同材料和焊接形式的疲劳试验建立了焊接结构疲劳试验数据库. 考虑厚度、弯曲比及多轴应力等修正参量的影响,采用最小二乘法原理,研究了不同主S-N曲线方程的拟合方法及其标准差. 在此基础上,开发了主S-N曲线拟合方法的专用软件. 基于VC++编程环境实现了名义应力、结构应力、等效结构应力、剪切结构应力、多轴结构应力及初始裂纹修正等主要计算功能. 基于该软件,完成了试验数据的多参量的对比分析,为研究焊接结构疲劳寿命评估及影响因素分析提供了技术基础.